第四代篦冷机基本介绍说明书[1]

富士摩根第四代步进式稳流篦冷机设计特点及使用经验我公司二线5000t/d生产线配套篦冷机为进口的富士摩根第四代步进式稳流篦冷机（以下简称第四代篦冷机），这是该型号篦冷机在国内5000t/d生产线上的首次使用，故在国内也没有同类产品的使用经验可借鉴。

该篦冷机从2008年4月26日投料运行后，一直问题不断，严重影响了二线的正常生产，我们甚至一度打算放弃使用。

但后来通过对该篦冷机设计特点和有关核心技术的反复论证、计算，于2008年7月进行了首次技术改造，改造比较理想，在此基础上，又于2008年12月进行了第二次技术改造，至,2009年6月，已成功运行10个月，基本无故障，熟料冷却效果较理想，明显优于我公司一线5000t/d生产线所配的第三代充气梁篦冷机，目前二线回转窑产量稳定在6000t/d左右。

现将该篦冷机的设计特点、存在问题和改造过程及效果作一介绍。

1、第四代篦冷机设计特点1.1冷却面积大篦冷机冷却面积为131m2，长,32.8m，宽4m，比一线5000t/d生产线的配套第三代充气梁篦冷机冷却面积大12m2。

1.2自动调节风量的供风方式每块篦板下面安装有一个STAF自动调节风阀，其结构由三部分组成：一个圆形常通风口，一个扇形可人工调整风量的常通风口，及三个不同直径沿立杆在垂直方向可自由活动的重锤式自动调节风阀。

其工作原理为：圆形常通风口是基本风量，是不可调节的%扇形通风口在调试时可以调整，但在运行中不作调整；在篦冷机运行过程中当熟料层发生阻力变化时，三个重锤式调节阀上下运动来自动调节风量，当料层阻力变小时，篦板下阻力减小，重锤受压差增大而自动上升来关闭该篦板的通风量，从而达到自动调节风量的目的，反之
亦然。

1.3模块化设计该篦冷机是模块化的设计结构，即整体篦床是由若干标准模块组装而成，每个模块是由若干篦板及一套STAF阀与四连杆传动机构组成，组装简易灵活。

1.4独特的运行方式整台篦冷机有固定篦床和活动篦床组成，固定篦床倾斜布置，活动篦床水平布置，运行方式为交错步进式运行。

活动篦床结构为顺料流方向并列10根篦梁，每根活动篦梁长约,30m，每根活动篦梁有10个活动四连杆式支撑，在活动四连杆支撑下沿料流方向前后水平移动，篦梁行程为300mm，前、后行程由接近开关控制，向前推进时为10根篦梁同时前进，后退分为三步，分别为1、4、7、10四根篦梁同时后退到达后退限位时,2、5、8三根篦梁再同时后退到达后退限位,3、6、9三根篦梁再同时后退到达后退限位，完成了一个行程。

随后在PLC的控制下，10根篦梁再同时向前推动进行下一个行程，依此类推。

该篦冷机活动篦床采用10根篦梁前后交错运行，打破了传统篦冷机分三段运行的模式。

1.5内置式液压缸每根篦梁有两个液压缸同时驱动，共计20个液压缸内置于两个低温区不同风室内，两个同步液压缸由一趟油管进、回油来完成前进和后退。

1.6采用迷宫式密封条相邻两根篦梁上的篦板与篦板沿横向采用迷宫式密封，由上密封条和下密封条相扣而成。

密封条两端带卡槽、两边带压沿，下密封条卡于一侧篦梁上，上密封条反扣在下密封条上形成迷宫并卡于相邻另一侧篦梁上，然后分别由该相邻两根篦梁上的两块篦板压在上、下密封条压沿上，每块篦
板用四条内六方螺栓固定在篦梁上，防止密封条在前后运动中窜动。

上密封条随一侧篦梁前后运动，下密封条随另一侧篦梁前后运动，这样，篦板之间的相对运动，变成了密封条之间的相对运动。

同一篦梁上的前、后两个同种密封条顶端采用榫槽结构，安装时成一直线以减少篦床运行阻力。

熟料的漏料问题依靠风室下风的压力穿过迷宫式密封的缝隙来解决。

侧墙上下密封条是分别固定在篦冷机侧墙壳体托板上。

1.7采用凹槽阻力篦板
除了在固定段、第一室、第二室采用了耐热钢铸造的篦板外，其余几室都使用普通材质的凹槽篦板。

活动篦板尺寸为380mm x370mm，母体采用厚5mm的钢板，在钢板上冲压出四个通风孔，每个孔长330mm，宽45mm，在四个孔的周边用高20mm钢板围起来形成了四个通风区域，在较长侧板的上部沿长度方向切割出10mm x20mm垛口形通风口，每侧板10个，四个通风区域共计,80个通风口，通风面积占整个篦板面积的,11.4%。

篦板正面用长340mm、宽70mm、高25mm矩形箱式凹槽反扣在垛口形通风口上，与底板之间留3mm间隙，宽度方向间隙保留作为通风用，长度方向两侧满焊，这样每块篦板有四个迷宫式通风区域作为冷却熟料通风口，并防止向室下漏料。

每块篦板两端有高55mm的立板，每侧立板有两个φ18孔穿过螺栓连接篦板之间的推料板和前#、后篦板。

篦板结构示意见图1。

图1篦板结构示意
1.8室下无灰斗设计以及缩短斜拉链机
由于上述迷宫式密封和凹槽篦板迷宫式通风设计，造成室下不漏熟料，故该篦冷机采用室下无灰斗设计。

运送熟料的斜拉链机比第三代篦冷机缩短了约30m，斜拉链机只须用90kW，电动机驱动，比一线斜拉链机驱动功率减少32kW。

1.9保护篦板的输送方式
由于每块篦板两侧存在立板，篦板之间的推料板又比立板高10mm，另两侧迷宫式密封条与推料板高度基本持平，这样篦板形成四面高、中间低的存料区域，所以在每块篦板上面始终存着约80mm厚的冷熟料层!在篦床运行过程中篦板上始终有冷熟料将热熟料和篦板之间隔开，在保证冷却的同时大大减少了篦板的烧损和磨损。

2、主要问题
从2008年4月26日投料运行，到,7月15日第一次技术改造时，共停窑1214.08h，其中因为篦冷
机原因停窑1001.72h，5月份除出窑熟料温度高外运行还算基本正常,6月上旬、中旬故障率明显高于5月份,6月下旬至7月15日由三天一大停、两天一小停，慢慢发展到处理一个班开一个班，被迫进行技术改造，期间主要问题有：
2.1篦床上存在大面积红河
整个篦床上处于大面积红河状态，细料侧最为严重，红河宽度占整个篦床宽度的1/3，从热端至冷端一直不断，篦床上熟料层处于平静状态，根本看不见沸腾熟料存在。

由于篦床上存在大面积红河，熟料破碎机一直在红料中运行，破碎机壳体用测温枪测试温度显示300℃左右，在用轴流风机强制风冷的状态下破碎机轴承仍在,90℃左右运行，由于大量红料从破碎机篦条上通过，造成铸造材质的篦条严重受热而发生变形，所以每停一次需要校正或更换一部分破碎机篦条，斜拉链机链斗变形严重，给后道工序设备造成极大的安全隐患。

2.2熟料质量差
从窑内煤粉燃烧的速度来看，黑火头较长，窑内处于缺氧不完全燃烧状态，还原气氛严重，熟料质量差，黄心料较多。

2.3液压系统故障频繁发生
从篦床熟料沸腾状况来看，证明整个篦床上熟料对篦床压力过大，液压站经常在极限压力运行，并造成以下严重后果：
1）滤器在油泵出油管路上形成正压过滤，造成过滤器外壳裂缝漏油频繁。

2）管路部分组合垫损坏频繁，造成漏油。

3）比例阀压盖螺栓频繁断裂，造成漏油，这只能等篦床进、回油管里边46号抗磨液压油全部漏完才能修复，漏油量较大。

4）内置式液压缸本体O型圈易损坏。

5）内置液压缸底座螺栓易剪切断，造成油缸脱落#活塞杆弯曲，不得不频繁更换液压缸，由于液压缸安装位置狭小，所以更换一个液压缸需要2～3h。

6）原液压站油箱自带的两台风冷式冷却器，冷却面积小，共计6m2，冷却能力不足，油箱温度可
达60℃以上。

7）由于漏油点多、且频繁，运行二个半月共计加46号抗磨液压油30桶（208L/桶）。

8）由于篦床传动压力过大，所以只能在最高篦速(6次/min)运行，不敢慢篦速操作，造成操作被动。

2.4密封条磨损严重
利用停窑机会对上、下密封条进行检查，发现上、下密封条之间被熟料细粉塞满，造成密封条错位，密封条与密封条之间相互摩擦，许多下密封条被磨成象刀刃一样，每次停窑都要更换一部分以维持运行。

2.5篦床推料板太高
篦板与篦板之间推料板高度为40mm，由于推料板高度高造成篦床在前后运动推料过程中阻力大，从而给篦冷机液压站安全运转造成很大隐患。

3、改造方案的确定
3.1原配风机参数及运行标定结果
根据现场现象分析认为，原配置风机风压过小，导致熟料冷却不足，是上述一系列现象发生的根本原因。

风室布置示意见图2，原配置风机及参数见表1，现场风机运行风压标定结果见表2。

图2风室布置
表1原配置风机及参数
表2现场风机运行风压标定结构
Pa
风室固定室第一室第二室第三室第四室第五室静压71007500650060054004500动压650300100270250400
运行工况说
明在工况区运
行
在工况区（小流量区）
运行
在工况区外运
行
在工况区（小流量区）
运行
在工况区外运
行
在工况区运
行
标定结果分析：固定室因为篦板倾斜15°，所以该风机运行动压略高于其它五室风机动压；后五室风机动压明显偏小，大部分风机风压消耗在静压方面。

经过对该新型篦板反复测量、计算，最终将风机参数确定下来并进行技术改造，其余改造也随之确定，现将技术改造方案的确定介绍如下。

3.2风机参数的计算
3.2.1透过熟料层风速V i的确定【1】
根据有关资料介绍，当V i≧2m/s时将熟料吹起来，使熟料层形成空洞，熟料和空气间热交换恶化，再结合生产中在窑内掉窑皮和熟料KH低时固定篦板上易堆料的特点，将固定室风速设定为1.8m/s，由热端向冷端每个室递减0.1m/s，依此类推各风室风速V i。

3.2.2各风室风量Q i的计算
依据公式Q i=3600x B i x L i x V i，计算得出Q i的值，式中B i为篦下室篦床宽度，L i为篦下室占有篦床长度，该两个尺寸见图2。

3.2.3风机风压的确定
由前文可知，篦板通风面积占整个篦板面积的百分比为11.4%，则篦板通风口风速V
通孔
=V i/11.4%。

料层阻力计算依据公式ΔP1=0.25V i2x h，式中h为篦床上熟料层厚度，取700mm。

以上各参数计算结果见表3。

表3篦冷机各风室风机参数及通风情况
风室固定室第一室第二室第三室第四室第五室
料层风速Vi/（m/s） 1.8 1.7 1.6 1.5 1.4 1.4
风量Qi/(m3/h)7387297920138240129600120960161280
篦板通风口风速
15.814.914.013.212.312.3
V通孔/（m/s）
料层阻力ΔP1/Pa567050584480393834303430
3.2.4篦板阻力的计算
1）第三代和第四代篦冷机篦板有关参数的比较第四代篦冷机凹槽篦板通风形式和传统第三代篦冷机控制流篦板通风形式相比，有很大的区别，两者有关数据对比见表4表。

表4第四代和第三代篦冷机篦板通风形式比较
篦冷机篦板通风面积/%通风孔风速/（m/s）
第三代篦冷机控制流篦板 2.4～640左右
第四代篦冷机凹槽篦板11.412～16左右
2）凹槽篦板阻力公式的选择
2γ/(2g),但第四代篦冷机篦板比第三代篦冷机篦板在风的根据资料，篦板阻力计算公式为ΔP2=V
通孔
流向上多一个340mm x3mm的90°方向上的缝隙结构,安90°方形肘管考虑[2],所以在公式选择上作者针
2γ(1+λ)/(2g)，式中γ为空气密度，对凹槽阻力篦板将传统篦板阻力计算公式在本次应用中修正为ΔP2=V
通孔
取1.2kg/m3；为局部阻力参数，在该处应用时按90°方形肘管计算，λ=1.1x，B=340mm，h=3mm，即λ=11.7。

两个公式计算结果见表5。

表5利用两个公式计算的篦板阻力
篦板阻力固定室第一室第二室第三室第四室第五室
原公式/Pa1531341201079393
修订公司/Pa194117261524135511761176
3.2.5两种风机风压的计算结果
依据公式P=1.5（ΔP1+ΔP2）
式中：
P—风机风压，Pa；
ΔP1—料层阻力，Pa；
ΔP2—篦板阻力,Pa。

用前述两种公式计算，风机风压见表6
表6利用两个公式计算的更急风压
篦板阻力固定室第一室第二室第三室第四室第五室
原公式/Pa873577886900606852855285
修订公司/Pa11417101769006794069096909
3.2.6最终风机参数的确定
由表6可以看出，原配置的风机风量和风压均偏小。

如果再考虑第四代篦冷机篦板的特殊构造和风室
下无灰斗不漏料设计，及回转窑提产的需要，我们认为，选择修订公式计算的结果较合理。

3.2.7风机参数最终选择结果
根据计算结果，另考虑到现场原配置风机的利用问题，风机参数选择结果见表7。

表7风机参数选择
风室固定室第一室第二室第三室第四室第五室
Y9-38-11.4
风机型号9-19No.14D9-19No.14D9-19No.14D
Y5-48-13D Y6-51-13D
D
风量/（m3/h）17680～341639～34163～600006000070000
300404240942409
风压/Pa
11668～
1146410967～987810967～98787236～7364
6246～
6927
6382～
7009
电动机功率/kW132220220220185200风机台数/台112222 4、改造过程的实施
为了保证技术改造的有效性，决定将技术改造方案分两步进行。

4.1第一次技术改造
4.1.1改造内容
2008年7月15日至30日对篦冷机进行第一次技术改造。

1）按表7所选风机对固定室、第一室、第二室进行更换，并对局部非标管道重新制作和改动。

2）篦冷机液压站改造
①将原液压站油箱安装在油泵上面的整体式油站改为油泵和油箱分体式液压站，以方便检修或更换油泵零部件。

②将原油箱冷却方式由风冷式改为水冷式，增加循环油泵和板式散热器。

3）篦冷机本体改造
①篦板之间的推料板高度由40mm改为20mm，以减少液压站传动压力。

②将原耐热钢密封条改为铸钢密封条，并增加厚度，由于密封条厚度增加，所以沿推料方向每块篦板两侧各切去约5mm以方便安装。

③风室内20个液压缸全部更换。

4.1.2改造效果
1）2008年7月31日投料运行，可以看到第一室、第二室熟料沸腾高度约有200～300mm，由于熟料在热端得到急冷，所以熟料冷却效果大大改善，但偶尔还有红河现象。

2）改善了篦冷机通风，窑内煅烧恢复正常。

3）篦冷机液压站传动压力由原来的6～22MPa下降到4～16MPa，液压系统漏油明显减少，窑的主运转率大大提高。

4.2第二次技术改造
从2008年7月31日投料运行，二线回转窑生产正常，2008年10月11日利用定检的机会对篦冷机进行检修，主要是对第一次改造效果作一个评估。

通过对篦床上密封条检查，发现第一室和第二室密封条基本没有磨损，且第三室、第四室和第五室密封条磨损也比改造前大有减轻，因为固定室、第一室和第二室这三个高压风室将细熟料粉吹到篦床上面，减少了细熟料漏入后三室密封条内的几率。

为完成2008年全年生产任务，决定先将三、四、五这三个室的密封条全部更换以继续生产，随之开始订购第二批改造所用的风机。

公司于2008年12月30日进行了第二次技术改造。

第二次技术改造后，篦床传动压力在3～12MPa 运行，彻底解决了篦冷机红河问题，各项参数达到满意的效果。

5、两次技术改造效果
1）热回收效率大大提高
熟料温度由改造前的300℃左右冷却至不戴手套可直接抓取正常结粒熟料，熟料产量按230t/h计算，煤平均发热量若按20900kJ/kg计算，每小时因熟料热回收可节约煤粉2.1t。

2）液压油用量明显减少
由于两次技术改造，液压油用量明显减少，液压站小故障时除偶尔补充一少部分外，其余始终处于无故障运行状态。

6、第四代篦冷机使用体会
6.1与第三代篦冷机简单比较
1）风机装机容量
二线篦冷机改造后总装机容量为2422kW，比一线第三代篦冷机风机总装机容量增加了762kW，但由于其整体冷却面积增加12m2，给回转窑提产打下,良好基础，目前我公司二线熟料产量平均比一线增加500t/d左右，单从两者2009年上半年电耗统计分析，熟料电耗均为65kWh/t。

2）篦板材质
二线篦冷机除固定室、第一室、第二室采用耐热钢材质篦板外，其余各室篦板均采用Q235普通钢板制作的篦板，五个活动室篦板均用δ=5mm不同材质钢板冲压焊接而成，制作简单，重量轻，便于搬运更换，而第三代篦冷机全部使用耐热钢铸造并需要再精加工，重量大搬运更换均不方便，并且成本较高。

3）输送方式及篦板使用寿命第三代篦冷机输送熟料是靠活动篦板与固定篦板相互交错运动来输送熟料，篦板与篦板之间存在熟料相互摩擦而缩短篦板的使用寿命，而第四代篦冷机输送熟料依靠篦板之间的推料板沿篦冷机长度方向随篦床作前后运动，故只须换推料板即可，推料板高度高于篦板平面50～60mm，所以篦板始终有冷熟料保护篦板防止烧损和磨损，因此第四代篦冷机篦板使用寿命比第三代篦冷机篦板大大延长，2008年12月份换上篦板至2009年6月大修进行检查，篦板上部,分油漆依然存在。

4）冷却效果第三代充气梁篦冷机出窑熟料温度平均在90～100℃之间，若出现不正常窑况熟料温度就会更高，而第四代篦冷机真正达到了出窑熟料温度为环境温度+60℃的冷却效果。

5）运转率由于第三代、第四代篦冷机输送熟料方式不同，第三代篦冷机存在部分细熟料粉漏入灰斗，所以当部分篦板出现烧损或磨损后，漏料量越来越大，最后被迫停窑更换篦板或盲板而影响运转率，另外，随着服务年限的延长，第三代篦冷机篦床会有一定的走斜变形，故障率会有一定的提高。

我公司二线从2009年3月19日至5月9日，创造了连续运转51d没有停窑的公司历史最高记录，并且产量在5800～6150t/d，最高6200t/d。

6.2第四代篦冷机存在的不足
1）内置液压缸安装空间狭小由于内置液压缸安在风室内，液压缸底座安装空间狭小，给更换液压缸造成困难，所以一旦出现液压缸轻微漏油就得停窑更换，并且工作时间长。

2）干油润滑点多四连杆机构共有1500个润滑点，每个润滑点均有一个黄干油管供油润滑，在运行过程中一旦出现黄干油管脱落，只能等到停车机会重新安装，这样影响到四连杆滑动轴承润滑而影响其使用寿命。

3）四连杆机构更换配件困难每根篦梁均由10个同步四连杆机构支撑，每个四连杆机构两侧有两个绞支座支撑，每个四连杆滑动轴承联轴销和绞支座滑动轴承联轴销空间甚至不能抡下手锤，并且一排20个绞支座均固定在一根横梁上，给更换四连杆机构滑动轴承和绞支座滑动轴承造成较大的影响。

4）清料较多
在检查或更换篦床上面零部件时，篦床上最后熟料厚度虽然降到300mm左右，但仍有大量熟料需要清理，所以检修时更换篦板和密封条清料工作量大。

7、结束语该篦冷机通过两次大的技术改造，其运行性能已达到我们的理想要求，具有运转率高。

冷却效率高及篦板使用寿命长等特点，但同时也存在许多不足，因此第四代篦冷机作为新一代机型仍有许多我们值得总结、摸索和完善的地方。